刃具选材在线视频

下面我们学习第九章第四节

刃具选材

切削加工使用的车刀 铣刀

钻头 锯条 丝锥 板牙等工具

统称为刃具

我们看这是一个

切削加工过程的视频

金属零件切削加工

可分为钳工和机械加工

钳工常用的加工方法有

划线 錾切 锯 锉

刮 研 钻孔 攻丝和套丝等

车 刨 铣 磨 及齿轮加工等

则属机械加工

我们先学习第一部分

刃具的工作条件与失效形式

一 刃具的工作条件

刃具切削材料时

刃部受到很大的弯曲应力

钻头 铰刀 还会受到较大的

扭转应力的作用

刃部与切削材料

会产生强烈的摩擦

刃部温度可升高至500至600度

机用刃具往往承受着

很大的冲击和震动

二 刃具的失效形式

主要有磨损

磨损增加切削抗力

降低切削零件表面的质量

使被加工零件的形状

和尺寸的精度降低

此外还会发生断裂

在冲击力及震动的作用下

会发生折断或崩刀

在加工过程中

刃部温度升高

刃部硬度容易下降

从而使其丧失切削加工能力

导致刃部软化现象出现

第二部分刃具材料的

性能要求与选材

一 刃具材料的性能要求

它有以下性能要求

一 要求高的硬度 高的耐磨性

硬度一般要求大于62HRC

二 高的红硬性

三 强韧性好

四 高的淬透性

可采用较低的冷速进行淬火

以防止刃具变形和开裂

二 刃具的选材

刃具材料有碳素工具钢

低合金刃具钢

高速钢 硬质合金 陶瓷

我们下面分别看看

各种刃具 以及使用的材料

第一简单的手用刃具

如手锯锯条 锉刀

木工用刨刀 凿子等

简单 低速的手用刃具

它的红硬性和强韧性要求不高

但是要求高的硬度

和高的耐磨性能

通常选用碳素工具钢进行制造

例如T8 T10 T12钢

碳素工具钢价格较低

但淬透性较差

第二类低速切削

形状较为复杂的刃具

例如丝锥 板牙 拉刀等

可选用低合金刃具钢进行制造

例如9SiCr CrWMn等钢材

可以用于制造低合金刃具

在钢中加入Cr W Mn等元素

可以提高钢的淬透性

并使耐磨性大大的提高

而且也使耐热性

和韧性得到改善

可以使这一些钢材

在小于300度的温度下进行使用

三 高速切削用的刃具

例如车刀 铣刀 钻头

和其它复杂 精密的刃具

这些刃具可以采用高速钢

例如W18Cr4V

W6Mo5Cr4V2来进行制造

它具有高的硬度 高的耐磨性

高的红硬性 好的强韧性

和高的淬透性

硬度可达62至68HRC

切削温度可以达到500至550度

但是价格较贵

也可以用硬质合金进行制造

常用的硬质合金有P20 P40

它是碳化钨加碳化钛

然后用钴作为

粘结剂制造的硬质合金

也可以用S10和S30来进行制造

硬质合金硬度很高

可以达到89至94HRA

耐磨性 耐热性好

其使用温度可达一千度

切削速度比高速钢要高几倍

硬质合金可以制成

形状简单的刀头

用钎焊焊接在碳钢制造的

刀杆或刀盘上

用于高速强力切削

和难加工材料的切削

硬质合金的抗弯强度较低

冲击韧度较低 价格较贵

三 可以用陶瓷制造

高速切削刀具

它的特征是硬度极高

耐磨性好 红硬性极高

如热压氮化硅陶瓷

显微硬度为5000HV

耐热温度可达1400度

而立方氮化硼显微硬度可达

8000至9000HV

允许的工作温度

可达1400至1500度

陶瓷刀具一般为正方形

等边三角形等形状

装夹在夹具中进行使用

用于各种淬火钢 冷硬铸铁等

高硬度难加工材料的

精加工和半精加工

陶瓷刀具

抗冲击能力较低 易崩刀

下面我们学习第三部分

刃具选材举例

一板锉

我们先学习板锉的性能要求

以及它的材料和工艺

板锉是钳工常用的工具

用于锉削其它金属

表面刃部要求高的硬度

硬度达64至67HRC

而它的柄部要求硬度小于35HRC

常用的材料选用T12钢

它的制造工艺为热轧钢板

或者钢带进行下料

锻轧出柄部

然后进行球化退火

再进行机加工

然后淬火 进行低温回火

下面我们对主要工艺进行说明

一 球化退火

球化退火的目的

是使钢中碳化物呈颗粒状

细化组织 降低硬度

改善切削加工性能

为淬火作组织准备

细小的碳化物颗粒

可以提高钢的耐磨性

球化退火工艺为

加热至760至770度

保温2至4小时

然后以每小时30至50度的冷速

冷却到550至600度

然后出炉空冷

它的组织为球化体

硬度为180至200HB

机加工

是把它加工成锉刀的形状

三 淬火

淬火温度为770至780度

用融盐加热

或者在保护气氛中加热

以防止表面脱碳和氧化

然后是水冷

由于锉刀柄部的硬度要求较低

淬火时先将齿部放入水中

柄部变成暗红色以后

全部浸入水中

锉刀冷却至150至200度时

提出水面

然后进行回火

回火温度为160至180度

回火时间为45至60分钟

如果柄部的硬度太高

再将柄部浸入500度的融盐中

进行回火

或者高频加热回火

以降低柄部的硬度

二 齿轮滚刀

齿轮滚刀是用于

生产齿轮的常用刃具

它用于加工外啮合的直齿

和斜齿渐开线圆柱齿轮

它要求硬度高 耐磨性好

它的形状复杂 精度要求高

常使用高速钢材料

如W18Cr4V来进行制造

它的工艺路线为

热轧棒材下料 锻造 退火

机加工 淬火 回火

精加工 表面处理

我们下面分别介绍它的工艺

锻造 它的温度为1150至1200度

终锻温度为900至950度

锻造的目的第一是成形

第二是破碎 细化和均匀碳化物

以防止刃具崩刀和掉齿

高速钢淬透性很好

锻后空冷即可得到淬火组织

因此锻后应缓冷

二 退火

退火温度为870至880度

以获得索氏体基体

和均匀分布的

细小的碳化物颗粒

它的目的是便于机加工

为淬火做组织准备

三 淬火和回火

淬火温度一般为1220至1280度

回火温度为550至570度

回火三次

它的组织为

回火马氏体加细颗粒的碳化物

加少量的残余奥氏体

四 精加工

进行磨孔 磨端面

磨齿等磨削加工

精加工后

刀具可以直接使用

五 表面处理

为了进一步提高

它的性能和使用寿命

可以对其表面进行表面处理

可以采用硫化处理

硫氮共渗 离子氮碳共渗

离子渗硫复合处理

表面涂覆

氮化钛 碳化钛涂层等

下面我们对第九章

进行一下小结

第九章我们介绍了以下内容

第一是齿轮选材

机床齿轮用材

可以用45号钢 40Cr钢

汽车齿轮用材

可以用20CrMnTi钢

二轴类零件选材

机床主轴

可以用45号钢

40Cr钢进行制造

内燃机曲轴

可以用40Cr

球墨铸铁进行制造

三 弹簧选材

汽车弹簧可以选用

65Mn 60Si2Mn钢进行制造

气门弹簧可以选用50CrMn

55SiMnMoV钢进行制造

四 刃具选材

手动刃具可以选用T8 T10钢

T12钢进行制造

低速切削刃具

可以用9SiCr

CrWMn钢进行制造

高速切削用具可以选用

W18Cr4V W6Mo5Cr4V2

硬质合金P20 S10

以及陶瓷材料进行制造

好 这一章就学习到这里

同学们 再见